BÁO CÁO Thiết kế hệ thống đèn giao thông sử dụng ic số

Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 1 MỤC LỤC Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 2 1 Giới thiệu Việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào đời sống nhằm nâng cao mức sống con người ngày càng phổ biến: Từ các ứng dụng trong công cộng như hệ thống an ninh cho tới những ứng dụng trong lao động sản xuất như các dây chuyền sản xuất tự động trong các phân xưởng nhà máy…Trong đó, phát triển công nghệ trong giao thông trở nên thông minh, thân thiện, và an toàn hơn là một lĩnh vực rất quan trọng và có nhiều tiềm năng phát triển. Với mong muốn được tiếp cận, học hỏi lĩnh vực này, nhóm đã chọn đề tài “Hệ thống đèn giao thông”. Với kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn yếu, nên mục đích của đề tài này chỉ dừng lại ở mức tiếp cận, tìm hiểu nhằm nâng cao kỹ năng thực tiễn để phát triển sau này ( đồ án 2, đồ án 3, đồ án tốt nhiệp,…). Chính vì vậy, hệ thống này sẽ được thiết kế và thi công theo hướng đơn giản, hoạt động tương đối hiệu quả nhưng vẫn tạo điều kiện để mở rộng và nâng cao hệ thống về sau. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài: từ kiến thức sẵn có, tham khảo tài liệu trong thư viện, trên mạng và quan trọng nhất là sự hướng dẫn của GVHD thực hiện đề tài.Với phương pháp và mục đích trên, đề tài hoàn toàn có tính ứng dụng thực tiễn cũng như tính khả thi cao. 1.1 Tìm hiểu đề tài Nhóm đã tìm hiểu nhiều nguồn trên internet và các khóa đi trước thấy rằng đề tài này đã có nhiều nhóm thực hiện , qua đó nhóm đã đúc kết được một số kiến thức cũng như rút được nhiều kinh nghiệm như: • Cách thiết kế mạch: Có thể sử dụng các IC số hoặc vi điều khiển. Các cách thì có ưu nhược điểm riêng. • Nếu sử dụng IC số thì không cần đòi hỏi các kiến thức về lập trình. Nhưng mạch cồng kền, nhiều linh kiện, mạch layout phức tạp, hệ thống khó phát triển, nâng cấp. • Nếu sử dụng VĐK thì mạch nhỏ gọn, ít IC, layout đơn giản, hệ thống dễ nâng cấp, phát triển,… Nhưng đòi hỏi người thực hiện phải nắm các kiến thức về lập trình cho VĐK. Vì đồ án môn học 1 yêu cầu người thực hiện chủ yếu nắm những kiến thức về các linh kiện điện tử, IC số, các kĩ năng cơ bản về thi công, thiết kế mạch,… và không đòi hỏi đề tài phức tạp nên nhóm thực hiện đề tài này chỉ sử dụng các IC số. Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 3 2 Nghiên cứu lý thuyết 2.1 Khối nguồn Trong đề tài này nhóm sử dụng nguồn máy tính: • Input: 200-240VAC, 3A, 47-63Hz • Output: Chỉ sử dụng ngõ ra 5V, 18A 2.2 Bộ tạo xung:Sử dụng IC 555 2.2.1 Các thông số cơ bản của IC 555 Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 ) Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V Công suất lớn nhất là : 600mW 2.2.2 Các chức năng của 555 Là thiết bị tạo xung tương đối chính xác. Điều chế được độ rộng xung. Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 1: IC 555 (4) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 4 2.2.3 Sơ đồ chân IC555 Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung. Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc. Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng VCC và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này không được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) . Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối mass thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC. Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định. Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt. Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động . Chân số 8 (VCC): chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân này coi Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 2: Sơ đồ chân IC 555 (4) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 5 như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là con NE7555). 2.2.4 Công thức tính tần số điều chế độ rộng xung của 555 Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung. Tần số của tín hiệu đầu ra là : f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2)) Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 3: Sơ đồ kết nối IC 555 (4) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 6 2.3 Bộ đếm: Sử dụng IC 74LS192 74192: IC đếm BCD Các chân: 11, 12, 13 tích cực mức thấp, các chân còn lại tích cực mức cao. Chân số Chức năng Nguồn, mass 16 Chân nguồn 8 Chân mass Điều khiển 4 Chân đếm xuống 5 Chân đếm lên 14 Chân master reset 11 Chân quay về trạng thái đếm đặt trước. Input 15 P0 1 P1 10 P2 9 P3 Output 3 Q0 2 Q1 6 Q2 7 Q3 Bảng 1: Chức năng các chân IC 74LS192 Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 4: IC 74LS192 (4) Hình 5: Sơ đồ chân IC 74LS192 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 7 2.4 Bộ giải mã: Sử dụng IC 74LS247 74247: IC giải mã BCD để hiển thị ra led 7 đoạn Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 6: Bảng trạng thái IC 74LS192 (1) Hình 7: IC 74LS247 (1) Hình 8: Sơ đồ chân IC 74LS247 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 8 Các chân: 1, 2, 6, 7, 8, 16 tích cực mức cao, các chân còn lại tích cực mức thấp. Chân số Chức năng Nguồn, mass 16 Chân nguồn 8 Chân mass Điều khiển 3 (LT) Test đèn 4 (RBI) Xuất số khác “0” qua led kế tiếp bên trái 5 (BI) Không hiển thị các số không vô nghĩa Input 7 P0 1 P1 2 P2 6 P3 Output 13 a 12 b 11 c 10 d 9 e 15 f 14 g Bảng 2: Chức năng các chân IC 74LS247 Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 9: Bảng trạng thái IC 74LS247 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 9 2.5 IC 74LS153 74153: IC dồn kênh Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 11: Cấu tạo IC 74LS153 (1) Hình 10: IC 74LS153 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 10 Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết [...]... học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Hình 12: Bảng trạng thái IC 74LS153 (1) 2.6 IC 74HC4017 744017: IC giải mã Hình 13: IC 74HC4017 (1) Hình 14: Cấu tạo IC 74HC4017 (1) Hình 15: Bảng trạng thái IC 74HC4017 (1) Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Trang 11 Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 12 2.7 IC OR 74LS32 7432: cổng logic cộng, 2 ngõ vào 1 ngõ ra Hình 16: IC 74LS32... án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Hình 33: Mạch hiển thị dùng LED đơn Hình 34: Layout mạch đếm và giải mã 3.3 Sơ đồ thi công Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Trang 16 Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Trang 17 Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Hình 35: Layout mạch tạo xung và thiết lập số đếm Hình 36:... giống với thực tế và có tính ứng dụng Giảng đồ hoạt động: Hình 38: Giảng đồ hoạt động của hệ thống đèn Hướng phát triển: thay thế bằng vi điều khiển Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông 6 Phụ lục 6.1 Hình ảnh 6.2 Bảng biểu Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Trang 22 Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông 7 Trang 23 Tài liệu tham khảo... đề cương Nghiên cứu lý thuyết, chỉnh sửa đề cương Nghiên cứu lý thuyết, vẽ Schematic, chỉnh sửa đề cương (nếu cần) Nghiên cứu lý thuyết, vẽ layout Nghiên cứu lý thuyết, mua linh kiện, test mạch (trên testboard) Thi công, chỉnh sửa mạch Viết báo cáo Bảng 3: Timeline Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 21 5 Kết luận Vì đồ án môn học 1 yêu cầu... Hình 16: IC 74LS32 (1) Hình 17: Sơ đồ chân IC7 4LS32 (4) 2.8 IC NOT 74LS04 7404: cổng logic đảo, 1 ngõ vào 1 ngõ ra Hình 18: IC 74LS04 (4) Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 19: Sơ đồ chân IC 74LS04 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 13 2.9 Bộ hiển thị Led 7 đoạn: Có 2 loại Anode chung và Cathode chung, trong đề tài nhóm chọn sử dụng loại Anode chung Đối với loại Anode... xung và thiết lập số đếm Hình 36: Layout mach hiển thị Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Trang 18 Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 19 3.4 Sản phẩm Hình 37: Sản phẩm Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông 4 Trang 20 Kế hoạch thực hiện đề tài 4.1 Timeline Tuần 5 (24/3-31/4) 6 (1/4-7/4) 7 (8/4-14/4) 8 (15/4-21/4) 9 (22/4-28/4)... thực hiện chủ yếu nắm những kiến thức về các linh kiện điện tử, IC số, các kĩ năng cơ bản về thi công, thiết kế mạch,… và không đòi hỏi đề tài phức tạp nên nhóm thực hiện đề tài này chỉ sử dụng các IC số Ưu điểm: không đòi hỏi các kiến thức về lập trình Nhược điểm: mạch cồng kền, nhiều linh kiện, mạch layout phức tạp, tốn nhiều chi phí, hệ thống khó phát triển, nâng cấp Mạch hoạt động ổn định và hiệu... nhiều công cụ mạnh mẽ về mô phỏng và được nhiều người sử dụng Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông 3 Trang 15 Nội dung chính 3.1 Sơ đồ khối Hình 25: Sơ đồ khối 3.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 29: Sơ đồ nguyên lý mạch chọn kênh nguyên lý mạch tạo xung Hình 27: Sơ đồ Hình 26: Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 28: Sơ đồ nguyên... án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 14 Led đơn: Ðiện áp định mức của Led: Led xanh lá: 2.7 - 3 volt Led xanh và Led trắng: 3.5 - 4 volt Led đỏ: 2.2 – 2.5 volt Dòng định mức của Led: 20mA cho đa số các Led Hình 23: LED đơn (4) 2.10 Các phần mềm hỗ trợ Hình 24: Phần mềm Proteus Phần mềm mô phỏng proteus: Proteus là một phần mềm chuyên dụng để mô phỏng, thiết kế mạch cũng như... Nguyễn Thị Lưỡng, Giáo trình Điện tử cơ bản Tp Hồ Chí Minh : DHSPKT, 2013 3 Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy Giáo trình kỹ thuật số Tp Hồ Chí Minh : DHSPKT, 2013 4 www.dientuvietnam.net [Online] http://www.dientuvietnam.net/ 5 Phú, Nguyễn Đình Tài liệu thực hành kỹ thuật số Tp Hồ Chí Minh : DHSPKT Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết . kết được một số kiến thức cũng như rút được nhiều kinh nghiệm như: • Cách thiết kế mạch: Có thể sử dụng các IC số hoặc vi điều khiển. Các cách thì có ưu nhược điểm riêng. • Nếu sử dụng IC số. học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 1 MỤC LỤC Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 2 1 Giới thiệu Việc áp dụng các. IC 74LS192 Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết Hình 4: IC 74LS192 (4) Hình 5: Sơ đồ chân IC 74LS192 (1) Đồ án môn học 1 – Thiết kế và thi công mạch đèn giao thông Trang 7 2.4 Bộ giải mã: Sử dụng IC